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1、计算机网络原理与应用课程定位n 掌握计算机网络的基本原理n 基本理论（计算机网络体系结构、物理层、数据链路层、局域网、网络层、传输层、应用层、网络安全、下一代因特网等）n 学会组建局域网、Internet接入的方法与步骤n 学会使用计算机网络进行工作和学习参考书目n 计算机网络(第4版)(中文版)-潘爱民 译清华大学n 计算机网络(第4版) 谢希仁电子工业出版社 n 计算机网络(第4版) 谢希仁大连理工大学出版社n 计算机网络(第5版) 谢希仁电子工业出版社n 数据通信与计算机网络(第2版)高传善等高教出版社n 计算机网络（第二版）冯博琴 高教出版社n 计算机网络教程(第4版) 吴功宜清华大学
2、n 计算机网络（第2版）吴功宜清华大学n TCP/IP路由技术(第一卷)(第二版)葛建立等译人民邮电出版社 n 计算机网络实验教程钱德沛高教出版社n 计算机网络工程张卫等清华大学n 计算机网络技术应用基础黄健中国铁道出版社第一章 计算机网络概述1.1计算机网络的产生与发展n 计算机网络源于计算机与通信技术的结合，始于20世纪50年代。n 它的形成和发展大致分为四个阶段n 以单计算机为中心的联机终端系统（20世纪60年代中期以前）n 以通信子网为中心的主机互连（20世纪60年代中期到70年代中期）n 体系结构标准化网络（20世纪70年代中期到90年代初期）n Internet时代(20世纪90年
3、代至今)n 未来的发展趋势：三网合一1.1.1以单机为中心的联机系统n 分时多用户系统（大型机） (50年代末期)多个用户利用多台终端共享单台计算机的资源n 远程访问系统：利用通信线路将远程终端连至主机1.1.2以通信子网为中心的主机互连n 多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络n 网络结构从“主机终端” 转变为“主机主机”主机主机网络的演变n 演变阶段1n 通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成n CCP：处理主机之间通信任务的专用计算机n 由CCP组成的传输网络通信子网，提供信息传输服务n 建立在通信子网基础上的主机集合资源子网，提供计算资源n 在通信子网上可有多个资源子
4、网，共享通信子网的服务n 演变阶段2n 通信子网规模逐渐扩大n 私有社会公用n 公用数据通信网n PSTNn X.25n 优点n 降低用户系统建设成本n 提高通信线路利用率n 兼容性好1.1.3体系结构标准化网络n 采用分层思想、标准化方法，以理论指导实践n 厂商标准：IBM-SNA(1974)，DEC-DNA等n 国际标准：ISO的OSI/RM(始于1977年)n 未能取得成功，但作用显著n 事实的工业标准：TCP/IP体系结构n 因特网的骨干协议n IEEE 802标准(1980年2月)n 一系列局域网标准出台促进了局域网的高速发展1.1.4 Internet时代n 20世纪80年代开始，
5、Internet网成为最引人注目发展最快的计算机网络技术。1994年以来，Internet的商业化运作推动了Internet的普及。n Internet起源于美国的ARPANET网。1.2计算机网络的概念n 最简单的定义1(谢希仁)n 计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。n 最简单的定义2(Andrew S.Tanenbaum)n 由大量的独立的、但相互连接起来的一组自主计算机来共同完成计算任务的系统。n 通过同一种技术相互连接起来的一组自主计算机的集合。n 计算机网络与分布式系统n 分布式系统是建立在网络之上的软件系统。具有高度的聚性和透明性。 (Andrew S.Tanenba
6、um)n 分布式系统是在计算机操作系统支持下进行的分布式数据库处理和各计算机之间的并行计算工作，它是在计算机网络的基础上为用户提供透明的集成应用环境。(冯博琴)n http:/ 计算机网络的分类按地理范围分n 局域网(Local Area Network, LAN)n 局域网地理覆盖范围较小(15km)，如：房间、大楼、校园。n 数据传输速率较高(10Mbps 以上)，延迟小。以太网的速率为、100Mbps、1Gbps甚至10Gbps。n 传输距离短，具有较高的可靠性。n 支持多种传输介质，如同轴电缆、双绞线、光缆、无线电波及红外线等。n 支持简单的点对点或多点通信，允许低速或高速的外部设备和
7、不同厂家的微机接入网络中。n 城域网(Metropolitan Area Network, MAN)n 城域网范围较大，通常可覆盖一个或几个城市，其内一般包含若干局域网。n 分布距离一般为5到50kmn 数据传输速率一般在几十Kbps到100Mbpsn 通信线路通常采用光纤或租用专线n 目前很多城域网采用的是以太网技术，有时也将其并入局域网的范围内进行讨论。n 广域网（Wide Area Network, WAN)n 广域网是指实现计算机远距离(几十到几百公里)连接的网络，通常是指国家的计算机网络。n 各结点之间的连接一般是使用高速链路，具有较大的通信容量。n 通信线路通常采用光纤或租用专线。
8、n 信息传输一般采用点对点通信技术，而不采用广播。n 整个网络是一个网状结构。具有明显的资源子网与通信子网的界定。n 互联网(internet)n 将不同的物理网络技术按某种协议统一起来而形成的一种高层技术。n 它通过某种高层协议把广域网与广域网、广域网与局域网、局域网与局域网互联起来，形成局部处理与远程处理、有限地域范围资源共享与广大地域范围资源共享相结合的互联网，所以又称”网络的网络“。n 世界上最大也是发展最快的因特网(Internet)是互联网一个典型实例。n 个人区域网PAN(Personal Area Network)n 在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备用无线技术(如蓝牙)
9、连接起来的网络，也称无线个人区域网(Wireless PAN)。n 范围一般在10m左右。按拓扑结构分n 从拓扑学来看网络可以看成是由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成的几何图形。n 网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机和路由器等。n 链路是两结点之间的连线。代表是各类传输介质。n 网络拓扑结构分为两个方面n 从物理连接形式考察，称为物理拓扑结构;n 从内部信号流动方式考察，称为逻辑拓扑结构。n 一般所讲的拓扑结构指的是物理拓扑结构。n 物理拓扑结构：指网络中各结点的相互连接的方法和形式。n 总线型(Bus)n 通过一条公共线路把各个节点连接起来，无中心节点，信息发送
10、是广播式的。总线两端需安装端接器。n 优点：结构简单、经济、易于扩充、可靠性高n 缺点：传输距离有限、故障诊断与排除困难，不具有实时功能。站点必须是智能的，要有媒体访问控制功能。n 所有节点挂接到一条总线上，广播式通信n 总线上任何一个节点发出的信息都沿着总线传输，而其他节点都能接收到该信息，但在同一时间内，只允许一个节点发送数据。n 由于总线作为公共传输介质为多个节点共享，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上节点利用总线发送数据的情况，因此会出现“冲突”n 解决多个节点访问总线的介质访问控制问题，可采用分布式控制，也可采用集中式控制。n 环型(Ring)n 环形结构的所有节点连接形成一个封闭
11、的环。结点之间为点对点通信。使用环接口（转发器将站接入到环网中）。n 信号在环上以固定的方向的传输。n 由于环路公用，一个节点所发出的信号必须经过环中所有的环路接口。n 环中数据单向逐节点传输，信息流中的目的地址与环上某个节点地址相符时，信息被该节点环路接口所接收，然后信息继续向下一环路接口流动，一直回到发送该信息的环路接口点为止。n 环路的维护和控制一般采用某种分布式控制方法，环中每个节点都具有相应的控制功能。n 优点：电缆长度短、增减工作站只需简单连接、可用光纤、网络初始安装和控制简单。n 缺点：节点故障容易引起全网故障、故障难检测、媒体访问协议采用令牌传递方式，负载轻时信通利用率低。n
12、星型(Star)n 星形拓扑结构以一台设备作为中心节点，其他外围节点都与中心节点相连接。中心节点可以是中继器或集线器（交换式或非交换式）。目前局域网系统中多采用星型拓扑结构。n 优点n 控制简单、故障诊断与隔离容易、易于扩充、服务方便n 缺点n 电缆长度和安装工作量可观n 中央节点负担较重n 各站点分布处理能力较低n 树型(Tree)n 树型结构是总线型或星型结构的扩展，又叫层次结构。有一定容错能力，一般一个分支和节点的故障不影响另一分支节点的工作。信息广播式传送n 优点：易于扩充、故障隔离较容易n 缺点：节点对根依赖性太大，根发生故障，则全网瘫痪。n 网状型(Mesh)n 网络中的计算机之间
13、是通过多条线路连接的。n 具有“强壮”的可靠性，一般用于骨干网。n 优点：健壮性n 缺点：结构复杂、协议复杂、成本高按通信介质划分n 有线网n 采用如同轴电缆、双绞线、光纤等传输介质的网络。n 无线网n 采用如红外线、微波、激光等传输介质的网络。n 目前无线局域网技术和蓝牙技术已经得到了广泛使用。按信息传播方式划分n 点对点通信n 目前Internet中两台远程主机的通信方式就是点对点通信n 广播式通信n 目前局域网中的通信多采用广播通信方式。1.4计算机网络的功能n 数据通信（最基本的功能）n 资源共享（主要目的、最突出的优点）n 提高可靠性与可用性 n 易于分布式处理1.5 计算机网络组成
14、典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为两个子网：资源子网和通信子网。硬件系统的组成n （网卡）网络适配器n 它的主要功能将计算机接入到网络，实现网络资源的共享与相互通信。n 调制解调器n 网桥&集线器&交换机n 路由器n 通信介质n 通信介质主要有有线介质和无线介质两类。有线介质如双绞线、同轴电缆和光纤等；无线介质如微波、卫星、激光和红外线等。软件系统组成n 网络操作系统n 对计算机网络进行管理的软件，它负责管理网络的所有硬件和软件资源，协调它们一致地工作。n 目前常用的操作系统有NOVELL的NetWare、 Microsoft的Windows、UNIX、Linux等Apple 的MAC OS
15、。n 智能手机操作系统：Linux、BlackBerry、Windows Mobile、 Palm、 Symbian、 Android、 iPhone OSn 网站2009年11月的统计数据显示，在该网站统计的近300个Linux的发行版中，一直以来受关注最高的排名前10位的主流发行版是：Ubuntu、openSUSE、Fedora、Debian GNU/Linux、Mandriva Linux、Linux Mint、PCLinuxOS、Slackware Linux、Gentoo Linux、FreeBSD。 n 网络通信软件n 负责管理各个计算机之间的信息传输，如网卡驱动程序。n 网络协议软件、网络数据库管理系统、网络应用软件1.6计算机网络的性能指标比特率n
